一5多態(tài)與虛函數(shù)

C++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)第5章多態(tài)性與虛函數(shù)本章主要內(nèi)容重載靜態(tài)關(guān)聯(lián)與動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)虛函數(shù)純虛函數(shù)與抽象類虛析構(gòu)函數(shù)

§5.1重載在類中，構(gòu)造函數(shù)可以重載，普通成員函數(shù)也可以重載；構(gòu)造函數(shù)重載給初始化帶來(lái)了多種方式，為用戶提供了更大的靈活性。一、函數(shù)重載二、運(yùn)算符重載的幾個(gè)問(wèn)題1、哪些運(yùn)算符可以重載？算術(shù)運(yùn)算符：+、-、*、/、%、++、--；位操作運(yùn)算符：&、|、~、^、<<、>>；邏輯運(yùn)算符：!、&&、||；比較運(yùn)算符：>、<、>=、<=、==、!=；賦值運(yùn)算符：=、+=、-=、*=、/=、%=、

&=、|=、~=、<<=、>>=；其他運(yùn)算符：[]、()、->、'

、new、delete、

new[]、delete[]、->*；不允許重載的運(yùn)算符：.、*、::、?:、sizeof；2、編譯程序如何選用哪一個(gè)運(yùn)算符函數(shù)？運(yùn)算符實(shí)質(zhì)上是函數(shù)，遵循函數(shù)重載原則；3、運(yùn)算符重載時(shí)必須遵循哪些原則？重載運(yùn)算符含義必須清楚；重載運(yùn)算符不能有二義性；4、重載運(yùn)算符有哪些限制？不可臆造新的運(yùn)算符；重載運(yùn)算符堅(jiān)持4個(gè)“不能改變”：不能改變運(yùn)算符操作數(shù)的個(gè)數(shù)；不能改變運(yùn)算符原有的優(yōu)先級(jí)；不能改變運(yùn)算符原有的結(jié)合性；不能改變運(yùn)算符原有的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)；函數(shù)類型operator運(yùn)算符名稱(形參表列){對(duì)運(yùn)算符的重載處理}其參數(shù)中至少有一個(gè)為類對(duì)象或類對(duì)象的引用。

三、運(yùn)算符重載函數(shù)一般格式四、運(yùn)算符重載函數(shù)的兩種形式1、重載為類的成員函數(shù)重載一元運(yùn)算符，不再顯式說(shuō)明參數(shù)；重載二元運(yùn)算符，只顯式說(shuō)明一個(gè)參數(shù)；該參數(shù)為操作數(shù)的右操作數(shù)，左操作數(shù)由this指針（指向調(diào)用該成員函數(shù)的對(duì)象）提供；重載為成員函數(shù)時(shí)，隱含了一個(gè)參數(shù)(this指針)；[例]分析下列程序的輸出結(jié)果。#include<iostream.h>classcomplex{public:

complex(doubler=0,doublei=0);

complexoperator+(constcomplex&c);

complexoperator-(constcomplex&c);

complexoperator-();voidprint()const;private:doublereal,imag;};complex::complex(doubler,doublei){+運(yùn)算符-運(yùn)算符求負(fù)運(yùn)算符

real=r;

imag=i;}complexcomplex::operator+(constcomplex&c){doubler=real+c.real;doublei=imag+c.imag;returncomplex(r,i);}complexcomplex::operator-(constcomplex&c){doubler=real-c.real;doublei=imag-c.imag;returncomplex(r,i);}complexcomplex::operator-(){returncomplex(-real,-imag);}voidcomplex::print()const{

cout<<'('<<real<<','<<imag<<')'<<endl;}voidmain(){complexc1(2.5,3.7),c2(4.2,6.5);complexc;c=c1-c2;c.print();c=c1+c2;c=c1.operator-(c2);c=c1.operator+(c2);

c.print();c=-c1;c.print();}輸出

(-1.7,-2.8)

(6.7,10.2)

(-2.5,-3.7)c=c1.operator-();2、重載為友元函數(shù)重載為友元函數(shù)時(shí)，沒(méi)有隱含的參數(shù)this指針，即不改變?cè)羞\(yùn)算符的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)；重載為友元函數(shù)的運(yùn)算符重載函數(shù)的格式：friend<類型說(shuō)明符>operator<運(yùn)算符>(<參數(shù)表>){……}[例]分析下列程序的輸出結(jié)果。#include<iostream.h>classcomplex{public:

complex(doubler=0,doublei=0);friendcomplexoperator+(constcomplex&c1,constcomplex&c2);

friendcomplex

operator-(constcomplex&c1,constcomplex&c2);

friendcomplexoperator-(constcomplex&c);voidprint()const;private:doublereal,imag;};+運(yùn)算符-運(yùn)算符求負(fù)運(yùn)算符complex::complex(doubler,doublei){real=r;

imag=i;}complexoperator+(constcomplex&c1,constcomplex&c2){doubler=c1.real+c2.real;doublei=c1.imag+c2.imag;returncomplex(r,i);}complexoperator-(constcomplex&c1,constcomplex&c2){

doubler=c1.real-c2.real;doublei=c1.imag-c2.imag;returncomplex(r,i);}complexoperator-(constcomplex&c){returncomplex(-c.real,-c.imag);}voidcomplex::print()const{

cout<<'('<<real<<','<<imag<<')'<<endl;}voidmain(){complexc1(2.5,3.7),c2(4.2,6.5);

complexc;c=c1-c2;c.print();c=c1+c2;c.print();c=-c1;c.print();}輸出

(-1.7,-2.8)

(6.7,10.2)

(-2.5,-3.7)c=operator-(c1,c2);c=operator+(c1,c2);c=operator-(c1);3、兩種重載形式的比較一般情況下，單目運(yùn)算符最好重載為成員函數(shù)；雙目運(yùn)算符則最好重載為友元函數(shù)；如果重載為成員函數(shù)，必須要求運(yùn)算表達(dá)式第一個(gè)參數(shù)是類對(duì)象，且與運(yùn)算符函數(shù)類型相同。如果重載為友員函數(shù)，必須有兩個(gè)形參，不能省略。多態(tài)性：發(fā)出同樣的消息被不同類型的對(duì)象接受導(dǎo)致完全不同的行為；多態(tài)可分為：靜態(tài)多態(tài)性與動(dòng)態(tài)多態(tài)性；動(dòng)態(tài)多態(tài)性必須存在于繼承的環(huán)境之中；多態(tài)性的概念概念：靜態(tài)關(guān)聯(lián)：在編譯時(shí)進(jìn)行的關(guān)聯(lián)，即編譯時(shí)就確定了程序中的操作調(diào)用與執(zhí)行該操作代碼之間的關(guān)系。關(guān)聯(lián)：確定調(diào)用具體對(duì)象的過(guò)程。(把一個(gè)標(biāo)識(shí)符和一個(gè)地址聯(lián)系起來(lái))§5.2靜態(tài)關(guān)聯(lián)和動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)：在程序執(zhí)行時(shí)進(jìn)行的關(guān)聯(lián)；實(shí)現(xiàn)：C++動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)在虛函數(shù)的支持下實(shí)現(xiàn)；§5.3虛函數(shù)1、虛函數(shù)虛函數(shù)是動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)；virtual<類型說(shuō)明符><函數(shù)名>(<參數(shù)表>)說(shuō)明方法：含義：若類中一成員函數(shù)被說(shuō)明為虛函數(shù)，則該成員函數(shù)在派生類中可能有不同的實(shí)現(xiàn)。當(dāng)使用該成員函數(shù)操作指針或引用所標(biāo)識(shí)的對(duì)象時(shí)，對(duì)該成員函數(shù)調(diào)用可采用動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)方式。[例]分析下列程序的輸出結(jié)果。#include<iostream.h>classPoint{public:Point(doublei,doublej){x=i;y=j;}

virtualdoubleArea()const{return0;}private:doublex,y;};classRectangle:public

Point{public:

Rectangle(int

i,int

j,int

k,intl);

virtualdoubleArea()const{returnw*h;}private:虛函數(shù)虛函數(shù)

doublew,h;};Rectangle::Rectangle(int

i,int

j,int

k,intl):Point(i,j){w=k;h=l;}voidfun(Point&s){

cout<<s.Area()<<endl;}voidmain(){

Rectanglerect(3.0,5.2,15.0,25.0);

fun(rect);}輸出：

375[例]分析下列程序的輸出結(jié)果，并回答問(wèn)題。#include<iostream.h>classA{public:

virtual

voidact1()

{cout<<"A::act1()called."<<endl;}voidact2(){act1();}};classB:publicA{public:

voidact1(){cout<<"B::act1()called."<<endl;}};公有繼承，B是A的子類型虛函數(shù)voidmain(){Bb;b.act2();}回答下列問(wèn)題:(1)、該程序執(zhí)行后的輸出結(jié)果是什么？為什么？輸出結(jié)果為：B::act1()called.原因：a.B從A公有繼承，B是A的子類型；

b.B中的act1()為虛函數(shù)；

c.b.act2()調(diào)用A中的act2()，進(jìn)一步調(diào)用act1()，產(chǎn)生動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)，運(yùn)行時(shí)選擇B::act1()；為什么？(2)、如果將A::act2()的實(shí)現(xiàn)改為：

voidA::act2()

{

this->act1();

}

輸出結(jié)果是什么？為什么？輸出結(jié)果與(1)相同，即：B::act1()called.原因：this指向操作該成員函數(shù)的對(duì)象，基于與(1)相同的原因，此處調(diào)用B::act1()。(3)、如果將A::act2()的實(shí)現(xiàn)改為：

voidA::act2()

{

A::act1();

}

輸出結(jié)果是什么？為什么？輸出結(jié)果：A::act1()called.原因：此處增加了成員名限定，因此要進(jìn)行靜態(tài)關(guān)聯(lián)，即調(diào)用的是A::act1()。派生類中對(duì)基類的虛函數(shù)進(jìn)行替換時(shí)，要求派生類中說(shuō)明的虛函數(shù)與基類中的被替換的虛函數(shù)之間滿足下列條件：參數(shù)個(gè)數(shù)：與基類的虛函數(shù)有相同的參數(shù)個(gè)數(shù)；參數(shù)類型：與基類的虛函數(shù)的對(duì)應(yīng)參數(shù)類型相同；返回值類型：與基類的虛函數(shù)的返回值類型相同；滿足上述條件的派生類虛函數(shù)，可不加virtual說(shuō)明?！?.4純虛函數(shù)1、引入在基類中不能為虛函數(shù)給出一個(gè)有意義的實(shí)現(xiàn)時(shí)，可將其聲明為純虛函數(shù)，其實(shí)現(xiàn)留待派生類完成；2、作用為派生類提供一個(gè)一致的接口；3、聲明格式

class<類名>

{

virtual<類型><函數(shù)名>(<參數(shù)表>)=0;

……

}[例]分析下列程序的輸出結(jié)果。#include<iostream.h>classPoint{public:

Point(inti=0,intj=0){x0=i;y0=j;}

virtual

voidSet()=0;virtualvoidDraw()=0;protected:

intx0,y0;};classLine:publicPoint{public:

Line(inti=0,intj=0,intm=0,intn=0):Point(i,j){x1=m;y1=n;}voidSet(){cout<<"Line::Set()called."<<endl;}voidDraw(){cout<<"Line::Draw()called."<<endl;}protected:

intx1,y1;};classEllipse:publicPoint{public:

Ellipse(inti=0,intj=0,intp=0,intq=0):Point(i,j){x2=p;y2=q;}

voidSet(){cout<<"Ellipse::Set()called."<<endl;}

voidDraw(){cout<<"Ellipse::Draw()called."<<endl;}protected:

intx2,y2;};voidDrawObj(Point*p){p->Draw();}voidSetObj(Point*p){p->Set();}voidmain(){Line*lineobj=newLine;Ellipse*ellipseobj=newEllipse;

DrawObj(lineobj);

DrawObj(ellipseobj);

cout<<endl;

SetObj(lineobj);

SetObj(ellipseobj);

cout<<endl<<"Redrawtheobject…"<<endl;

DrawObj(lineobj);

DrawObj(ellipseobj);}

Line::Draw()called.

Ellipse::Draw()called.

Line::Set()called.

Ellipse::Set()called.

Redrawtheobject...

Line::Draw()called.

Ellipse::Draw()called.執(zhí)行結(jié)果§5.5抽象類帶有純虛函數(shù)的類稱為抽象類；抽象類只能作為基類使用，其純虛函數(shù)的實(shí)現(xiàn)由派生類給出；但派生類仍可不給出純虛函數(shù)的定義，繼續(xù)作為抽象類存在；抽象類不能定義對(duì)象，一般將該類的構(gòu)造函數(shù)說(shuō)明為保護(hù)的訪問(wèn)控制權(quán)限；抽象類的作用：用作基類：在一個(gè)繼承層次結(jié)構(gòu)中，提供一個(gè)公共的根，并基于抽象類的操作設(shè)計(jì)出對(duì)抽象類所描述的一類對(duì)象進(jìn)行操作的公共接口，其完整的實(shí)現(xiàn)由派生類完成；用作指針或引用的基類型：保證進(jìn)入繼承層次的每個(gè)類都具有（提供）純虛函數(shù)所要求的行為；在成員函數(shù)內(nèi)可以調(diào)用純虛函數(shù)，但在構(gòu)造函數(shù)或析構(gòu)函數(shù)內(nèi)不能調(diào)用純虛函數(shù)（純虛函數(shù)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)代碼）；

classA

{

public:

virtual

voidf()=0;

voidg(){f();}

A(){f();}

}正確錯(cuò)誤§5.6虛析構(gòu)函數(shù)虛析構(gòu)函數(shù)

在析構(gòu)函數(shù)前加關(guān)鍵字virtual進(jìn)行說(shuō)明，則該析構(gòu)函數(shù)稱為虛析構(gòu)函數(shù)；格式：

classB

{

public:

virtual

~B();

…...

}如果一個(gè)類的析構(gòu)函數(shù)被說(shuō)明為虛析構(gòu)函數(shù)，則它的派生類中的析構(gòu)函數(shù)也是虛析構(gòu)函數(shù)，不管它是否使用了關(guān)鍵字vi